VISOKOŠOLSKI STROKOVNI ŠTUDIJ Elektrotehnika – Močnostna elektrotehnika

POROČILO PRAKTIČNEGA IZOBRAŽEVANJA

V

Infrastrukturnem Centru za Energetske Meritve – Tehnološkem Centru

Čas opravljanja od 1. 9. 2008 do 28.2.2009

Mentor mag. Darko Koritnik Študent Dejan Verbovšek Vpisna številka 93592580 E pošta dejan.verbovsek@uni-mb.si

Telefon 031-402-729

2

3

Kazalo: 1 UVOD............................................................................................................................................. 1

1.1 Zgodovina podjetja »laboratorija ICEM« .................................................................. 1

2 OPIS GOSPODARSKE DRUŽBE................................................................................................. 2 2.1 Predstavitev ................................................................................................................ 2

2.2 Organiziranost podjetja .............................................................................................. 3

2.3 Dejavnost podjetja...................................................................................................... 4

2.4 Natančnejši prikaz preskusov:.................................................................................... 5

3 OPIS PRAKTIČNEGA IZOBRAŽEVANJA................................................................................. 6 3.1 Merilna proga za kratkostične preskuse (MP3).......................................................... 6

3.1.1 Opis opreme ....................................................................................................... 6 3.1.2 Srednjenapetostni dovod .................................................................................... 7 3.1.3 Srednjenapetostna stikalna celica....................................................................... 7 3.1.4 Primarno ločilno stikalo ..................................................................................... 7 3.1.5 Preskusni transformatorji ................................................................................... 8 3.1.6 Sekundarni ločilnik .......................................................................................... 12 3.1.7 Ostali elementi izmeničnega preskusnega polja............................................... 13 3.1.8 Ostali elementi enosmernega polja .................................................................. 16 3.1.9 Izvedba zaščite ................................................................................................. 18 3.1.10 Izvedba ozemljitve ........................................................................................... 18 3.1.11 Zmogljivosti preskusne proge .......................................................................... 19

3.2 Merilna proga za visokonapetostne preizkuse MP1................................................. 20

3.2.1 NN napajalni del............................................................................................... 20 3.2.2 Naprave visoke izmenične preskusne napetosti ............................................... 21 3.2.3 Naprave visoke preskusne atmosferske udarne napetosti ................................ 23 3.2.4 Naprave visoke preskusne enosmerne napetosti .............................................. 23 3.2.5 Naprave za merjenje delnih praznitev.............................................................. 24

4 Projekt........................................................................................................................................... 26 4.1 Splošno ..................................................................................................................... 26

4.2 Ločilni transformator................................................................................................ 27

4.3 Nastavljivi transformatorji ....................................................................................... 28

4.4 Regulacijski transformator ....................................................................................... 28

4.5 Varovanje merilne mize ........................................................................................... 29

4.6 Napajanje.................................................................................................................. 30

4.7 Primer uporabe ......................................................................................................... 30

5 Sklep ............................................................................................................................................. 31 6 Priloga........................................................................................................................................... 32

1

1 UVOD

1.1 Zgodovina podjetja »laboratorija ICEM«

Infrastrukturni center za energetske meritve je bil ustanovljen v letu 1994 na Fakulteti za

elektrotehniko, računalništvo in informatiko v Mariboru. V sodelovanju s slovenskim

gospodarstvom je bil leta 2001 ustanovili samostojen zavod ICEM – TC, v katerem smo

usposobili novo merilno progo za velike moči. Lociran je v obnovljeni bivši transformatorski

postaji 35/10 kV pri Hidroelektrarni Mariborski otok. Električno gledano je navedena lokacija

idealna za močnostni laboratorij, saj se nahaja v neposredni bližini RTP Pekre s kratkostično

močjo okrog 500 MVA.

Ena od osnovnih dejavnosti centra je tako Laboratorij za močnostna preizkušanja.

Preizkusni močnostni 2 MVA transformator, ki predstavlja enega od bistvenih delov

laboratorija, je povezan z VN kablom z 10 kV zbiralkami elektrarne HEMO. Preko

transformatorja 10/110 kV na HEMO in enega od sistemov 110 kV daljnovoda je možno

laboratorij povezati še z RTP Pekre.

V podjetju sem imel vlogo laboranta. Pomagal sem pri pripravi in izvajanju različnih

elektroenergetskih meritev (meritve izklopne zmogljivosti inštalacijskih odklopnikov, meritve

tokov I2 taljivih varovalk, meritve segrevanja,…). Pred tem pa sem se podrobno seznanjal z

varnostnimi ukrepi in predpisi, ki jih je bilo potrebno upoštevati ob delu. Kasneje pa sem

nekatera dela oziroma meritve lahko izvajal tudi samostojno.

2

2 OPIS GOSPODARSKE DRUŽBE

2.1 Predstavitev

Zavod ICEM - TC (Infrastrukturni center za energetske meritve - tehnološki center) je bil ustanovljen leta 2001 z namenom, da bi:

• zagotovili infrastrukturne pogoje na branžnem nivoju za ustvarjanje in prenos znanja,

razvojnih rezultatov in tehnologij v gospodarsko prakso,

• spodbuditi racionalizacijo izrabe raziskovalno razvojne infrastrukture,

• spodbudili trajnejša medsebojna povezovanja raziskovalne in razvojne sfere ter

gospodarstva in delo v mešanih timih,

• spodbudili razvojno povezovanje gospodarskih organizacij znotraj gospodarske

panoge,

• izboljšali pretok informacij o potrebah po znanju in ponudbi znanja,

• spodbudili inovativnost in projektni ter pristop celovite kakovosti,

• vplivali na razvojno politiko in usmerjanje raziskovalno-razvojnih sredstev,

• organizirali strokovno izpopolnjevanje,

• izvajali in organizirali raznovrstna strokovna izpopolnjevanja za potrebe gospodarske

panoge in za potrebe ustanoviteljev,

• propagirali razvojne dosežke in pripravili posvetovanja,

• nudili soustanoviteljem pomoč pri pridobivanju subvencij,

• opravljali vse vrste meritev in preskušanj,

• pomagali pri pridobivanju ustreznih atestov, certifikatov in akreditacij,

• podeljevali ateste in certifikate ter

• s tem povečali konkurenčno sposobnost ustanoviteljev, članov zavoda in drugih

naročnikov.

3

2.2 Organiziranost podjetja

V okviru zavoda ICEM - TC delujejo naslednje poslovodne funkcije in organi upravljanja:

Svet zavoda

Organ upravljanja zavoda je Svet zavoda. Svet zavoda sestavljajo predstavniki ustanoviteljev,

predstavniki delavcev zavoda, predstavniki uporabnikov ter predstavniki vlagateljev.

Predsednik Sveta zavoda je prof. dr. Jože Voršič.

Strokovni svet

Za obravnavanje strokovnih vprašanj s področja uporabniškega, strokovnega, programskega

in razvojnega dela zavoda, ter drugih strokovnih vprašanj s področja dejavnosti zavoda ima

zavod strokovni svet. Strokovni svet je sestavljen iz 4 članov. Po funkciji je član strokovnega

sveta direktor zavoda, preostali člani so priznani strokovnjaki, ki aktivno sodelujejo v zavodu

ali izven njega.

Direktor zavoda

Poslovodni organ zavoda je direktor, ki organizira in vodi delo in poslovanje zavoda,

predstavlja in zastopa zavod ter je odgovoren za zakonitost in uspešnost dela zavoda.

Strokovni vodja

Strokovno delo zavoda vodi strokovni vodja.

4

Slika 1: Funkcijski organigram zavoda ICEM - TC

2.3 Dejavnost podjetja

Področje dela centra za energetske meritve obsega opravljanje meritev s področja

močnostne elektrotehnike za nizke, srednje in visoke napetosti, ugotavljanje skladnosti

izdelkov z zahtevami domačih in mednarodnih predpisov in standardov, opravljanje

certificiranja, vodenje in izvajanje raziskovalnih in razvojnih projektov na novih proizvodih in

tehnologijah ter dopolnilno izobraževanje v obliki seminarjev, tečajev in posvetovanj.

Izvajati je možno preskuse z izmenično, enosmerno in udarno napetostjo za opremo

nazivne napetosti do 24 kV in preskuse delnih praznitev na izolacijskih delih tega

napetostnega področja. Osrednja dejavnost pa zajema močnostna preskušanja.

5

2.4 Natančnejši prikaz preskusov:

• Srednjenapetostno področje stikalne tehnike in naprav

a) Preskus z zdržnimi izmeničnimi napetostmi do 125 kV

b) Preskus z zdržnimi enosmernimi napetostmi do 100 kV

c) Preskus z zdržnimi udarnimi napetostmi do 300 kV

d) Preskus z nazivnimi tokovi do 200 A pri 24 kV

• Nizkonapetostno področje stikalne tehnike in naprav

a) Preskusi izklopne zmogljivosti do 50 kA pri napetosti 0,4 kV

b) Izmenični kratkostični preskusi: IP do 50 kA

c) Enosmerni kratkostični preskusi: IP do 35 kA pri T = 15 ms

Kot vklopa električnega toka po prehodu skozi nič je nastavljiv v področju od 0 do 180o.

6

3 OPIS PRAKTIČNEGA IZOBRAŽEVANJA

Na praktičnem izobraževanju sem spoznal laboratorij za močnostne preskuse ICEM,

njegovo opremo in delo v laboratoriju. V ta namen sem se odločil, da jih naštejem nekatere

pa kratko opišem. Laboratorij ima merilno progo za močnostne preskuse (vklopno izklopne

zmogljivosti pri normalnih in kratkostičnih obratovalnih razmerah), krajše imenovano MP3,

merilno progo za visoke izmenične preskusne napetosti MP1 in progo za ugotavljanje

segrevanj MP2.

V času opravljanja moje prakse, se je največ meritev izvedlo na merilnih progah MP3 in

MP1, zato jih bom tudi opisal.

3.1 Merilna proga za kratkostične preskuse (MP3)

3.1.1 Opis opreme

Močnostna preskusna proga je v osnovi sestavljena iz dveh delov in sicer iz dela za

izvajanje izmeničnih preskusov in dela za enosmerne preskuse. Skupni elementi, ki pripadajo

obema deloma so naslednji:

srednjenapetostni dovod,

srednjenapetostna stikalna celica,

primarno ločilno stikalo,

preskusni transformatorji,

sekundarni ločilnik.

Nato se proga razdeli na polje za izvajanje izmeničnih preskusov in polje za izvajanje

enosmernih preskusov. Izmeničnemu preskusnemu polju pripadajo naslednji deli:

tiristorsko sinhronsko stikalo,

ohmska in induktivna bremena,

izmenično preskusno polje,

merilna oprema.

7

3.1.2 Srednjenapetostni dovod

SN dovod je izveden direktno, iz 10 kV zbiralk HEMO, ki jih napajajo trije generatorji in

na katere sta priključena dva transformatorja 110/10 kV za napajanje daljnovoda Pekre Vzhod

in Pekre Zahod. Dovod je izveden s tremi visokonapetostnimi kabli z izolacijo iz PVC,

preseka 300 mm2 in dolžine 100 m, ki je položen v zemljo in sicer od SN celice v HEMO do

SN celice v transformatorskem prostoru objekta ICEM. 20 kV SN celica je opremljena z

vakuumskim odklopnikom na izvlečljivem vozičku. Iz SN celice so preko primarnega

ločilnega stikala napajani trije vzporedno vezani preskusni transformatorji moči 2 MVA in

dva 200 kVA. Izvodi iz sekundarnih navitij preskusnih transformatorjev pa so preko

sekundarnega ločilnega stikala pripeljani do izmeničnega in enosmernega preskusnega polja v

prostoru za preskušanje.

3.1.3 Srednjenapetostna stikalna celica

Celica srednjenapetostnega dovoda (slika 1), je nameščena v transformatorskem prostoru

objekta ICEM. Uporabljena je 20 kV SN celica proizvajalca TSN, tipa CR2Va 24-Vzk in

opremljena z vakuumskim odklopnikom na izvlečljivem vozičku. V spodnjem delu celice so

nameščeni še prenapetostni odvodniki, tokovni merilni in zaščitni transformatorji ter

ozemljilno stikalo. V osrednjem delu celice je na izvlečljivem vozičku nameščen vakuumski

odklopnik nazivne napetosti 24 kV, nazivnega toka 1250 A in kratkostične izklopne

zmogljivosti 25 kA. Odklopnik je opremljen z mikroprocesorsko nadtokovno, kratkostično in

zemeljskostično zaščito ISKRA NEO 2000, FPC 510, ki je nameščena v zgornjem delu celice.

Posluževanje stikala je možno ročno in električno. Dovodni SN kabel je priključen na spodnji

strani celice. Odvodni SN kabel pa poteka iz zgornjega dela celice preko primarnega ločilnega

stikala do preskusnih transformatorjev v istem prostoru.

3.1.4 Primarno ločilno stikalo

Primarno ločilno stikalo (slika Napaka! Neveljavna povezava.) je nameščeno na zunanjemu

delu ohišja srednjenapetostne stikalne celice. Opremljeno je z motornim pogonom in

8

daljinskim vodenjem z nadzorne mize v komandnem prostoru, kjer je tudi signalizacija stanja.

Osnovni podatki ločilnega stikala so naslednji:

Tip: OLN 12/630 VI

UR: 12 kV

UP: 75 kV

IR: 630 A

IK: 31,5 kA

IP: 75 kA

f: 50 Hz

Slika 2: Primarno ločilno stikalo

3.1.5 Preskusni transformatorji

Preskusni transformatorji imajo naslednje podatke:

Tabela 1: Nazivni podatki preskusnega transformatorja TR1

9

Proizvajalec Kentler&Co Münden Navidezna moč 2000 kVA Tip TDSA 2000/10 Frekvnca 50 Hz

Leto izd. 1968 Primarna napetost 10000/5000 V Nr. 1260867 VDE 0532/64 Sekundarna napetost 549, 507, 401, 380 V

Vezalna skup. Dy5 Primarni tok 115,5 – 231 A Razred izolac. E Sekundrani tok 2100 A Obratovanje trajno Kratkostična napet. 2,20%

Vrsta hlajenja S Kratkostični tok / kA Vrsta zaščite P00 Max. trajanje KS 2,0 s Skupna teža 4,6 t

Tabela 2: Nazivni podatki preskusnih transformatorjev TR2 in TR3

Proizvajalec ELEKTRO-BAU-

A.G. LINZ-AUSTRIJA

Navidezna moč 200 kVA

Tip DTHa 250/10 Frekvnca 50 Hz Leto izd. 1978 Primarna napetost 10000 V

Serijska št. 126284, 109816 Sekundarna napetost 420, 380, 270, 240, 220 VVezalna skup. Dy5 Primarni tok 11,55 A Razred izolac. E Sekundrani tok 275 A Obratovanje trajno Kratkostična napet. 2,20%

Vrsta hlajenja S Kratkostični tok 10 kA Vrsta zaščite P00 Max. trajanje KS 10 s Skupna teža 950 kg

Transformatorji, (slika 3 in 4) so na primarni strani vezani vzporedno. Na sekundarni strani je

možna kombinacija vseh napetosti ali pa napetost proti ničli napajanja. Na ta način je možno

dobiti preskusne napetosti od 13 V do 1000 V. Transformatorji so suhe izvedbe, kar pomeni

da zahteva po oljni jami odpade. Hlajenje transformatorjev je zračno, z naravno cirkulacijo,

vendar brez potrebnih dodatnih odprtin za kroženje zraka, saj gre za preskusne

transformatorje, ki ne obratujejo trajno. Povezave med SN priključki transformatorja TR1 in

SN celico so izvedene s PVC izoliranimi kabli preseka 300 mm2, po zraku in podprte s

kovinskim nosilcem. Med transformatorjem TR1 in transformatorjema TR2 IN TR3 so

povezave izvedene z bakrenimi zbiralkami preseka 40 x 10 mm. Povezave med NN priključki

transformatorja in preskusnim poljem pa so izvedene z bakrenimi zbiralkami preseka 120 x

10 mm.

10

Slika 4: Preskusni transformator TR1 v laboratoriju ICEM

Slika 5: Preskusna transformatorja TR2 in TR3 v laboratoriju ICEM

11

Slika 6: Vezava navitij preskusnih transformatorjev

Na visokonapetostni strani je nameščen še dvopolno izoliran napetostni merilni

transformator NMT za meritev napetosti med fazama L1 in L2. Meritev je prikazana na

nadzorni mizi v komandnem prostoru.

Tabela 3: Podatki NMT Tip: UGZ 10 10/30/42 kV Nazivna napetost: primar 5000-10000 V; sekundar 100 V Nazivna moč: 30 – 90 / 150 – 500 VA Frekvenca: 50 Hz Razred: 1

12

3.1.6 Sekundarni ločilnik

Sekundarni ločilnik slika 6 je nameščen na NN strani preskusnega transformatorja.

Opremljen je z motornim pogonom in je daljinsko voden z nadzorne mize v komandnem

prostoru, kjer je tudi signalizacija stanja.

Osnovni podatki ločilnika so naslednji:

Tabela 4: Podatki sekundarnega ločilnika

Tip: OL 04/2003

Ser št.: 1545/05 Ue: 660 V Ui: 660 V Ie: 1250 A

Ithe: 2000 kA Icw: 60 kA Idyn: 165 kA

f: 50 Hz

Slika 7: Sekundarni ločilnik

13

3.1.7 Ostali elementi izmeničnega preskusnega polja

3.1.7.1 Tiristorsko sinhronsko stikalo

Stikalo s pripadajočim elektronskim krmiljenjem omogoča vklop in izklop izmeničnega

preskusnega tokokroga. Osnovna prednost tega stikala je možnost izbire kota vklopa glede na

položaj napetosti ter časa trajanja vklopljenega stanja do 10 ms natančno, t.j. ena polperioda,

kar je pogojeno z ugašanjem tiristorjev.

Slika 8: Tiristorsko sinhronsko stikalo tipa Siemens BSt U68H253

3.1.7.2 Ohmska in induktivna bremena

Bremena služijo za izbiro bremenskih impedanc in s tem nastavitev zahtevanega

preskusnega toka in faktorja delavnosti cosϕ z ustreznim razmerjem med R in L. Ohmska

bremena R so izdelana iz profilnega materiala:

Table 5: Podatki za ohmska bremena

Upornost: od 12 mΩ do 600 mΩ Material: Isotan CuNi 44 s specifično upornostjo 0,49 Ωm/mm2 Proizvajalec: Hochspanunng-Ges. Kentler & Co. KG Hann. Munden

14

Slika 9: Upori za tokove do 50 kA

Induktivna bremena L večjih moči imajo naslednje podatke:

Proizvajalec: Hochspanunng-Ges. Kentler & Co. KG Hann. Munden

Tip: LDR – SPEZ 1975

Induktivnost: od 0,0015 mH do 1,4 mH

Nazivna napetost: 1500 V

Nazivni tok: 400 A

Kratkostični tok: 50 kA

Slika 10: Dušilke 50 kA

Induktivna bremena L manjših moči imajo naslednje podatke:

Proizvajalec: Hochspanunng-Ges. Kentler & Co. KG Hann. Munden

Tip: LDR – PR 1975

Induktivnost: od 0,004 mH do 28,1 mH

Nazivna napetost: 1500 V

Nazivni tok: 130 A

Kratkostični tok: 5 kA

15

3.1.7.3 Merilna oprema

Napetostni merilni transformatorji NMT:

Proizvajalec: WIRGES UGEA 1

Nazivna nap.: 1,2/3,5/2 kV 577/57,7 V

Nazivna moč: 5 VA

Razred: 1

Tokovni merilni transformatorji NMT:

Proizvajalec: WIRGES UGEA 1

Prestava: 1000/1 A

Razred: 1

3.1.7.4 Izmenično preskusno polje

Predstavlja prostor za priključitev bremen in preizkušancev. Opremljen je s Cu zbiralkami

preseka (40 x 10) mm in mostiči za sprotno prilagajanje tokokroga polja.

PRE

SK

UŠ

ANE

CPR

ES

KU

ŠAN

EC

TRANSFORMATORSKI PROSTORTRANSFORMATORSKI PROSTOR PRESKUŠEVALIŠCEPRESKUŠEVALIŠCEPR

ES

KU

ŠAN

EC

PRE

SK

UŠ

ANE

C

QvnQvn

QpriQpri

FF

Q35kAQ35kA

QssQss

R LR L R LR L

QDCQDC ACAC

DCDC

TR1TR2TR3

TR1TR2TR3

10 kV kabel10 kV kabel

Qpe2Qpe2

Q0Q0

0,4 kV kabel0,4 kV kabel

QznQzn

QsekQsek

Qpe1Qpe1

Slika 11: Enopolna shema močnostne proge MP3

16

3.1.8 Ostali elementi enosmernega polja

3.1.8.1 Ločilnik

Osnovni namen tega ločilnika (slika 11) je ločitev enosmernega dela preskusnega polja, ko

se koristi izmenično preskusno polje in tudi obratno. Z ločilnikom je možno upravljati samo

ročno in to v brez napetostnem stanju.

Slika 12: Ročni ločilnik

3.1.8.2 Usmerniški mostič

Usmernik (slika 12) omogoča izvajanje preskušanj z enosmernim tokom do 35 kA.

Sestavljen je iz 64 kosov usmerniških stavkov, ki imajo naslednje podatke:

Tabela 6: Podatki usmernika

Izvedba: 4AM 115 765 9010 T3 Tip: Ssi 6 LO5C – DB440/590 – 280 Napajalna stran: 440 V 230 A 50 Hz Bremenska stran: 590 V 280 A

17

3.1.8.3 Enosmerni odklopnik

Enosmerni odklopnik (slika 13) je namenjen za vklop in izklop enosmernega preskusnega polja. Opremljen je z motornim pogonom in je daljinsko voden z nadzorne mize v komandnem prostoru, kjer je tudi signalizacija stanja.

Tabela 7: Osnovni podatki odklopnika

Proizvajalec: BBC Nazivna napetost: 1500 V Nazivni tok: 3000 A KS izklopna zmog.: 35 kA

Slika 13: Enosmerni odklopnik izklopne zmogljivosti 35 kA

3.1.8.4 Merilna oprema

Meritev toka je izvedena z več tokovnimi shunti, ki se sproti izbirajo glede na velikost

preskusnega toka. Nazivni podatki shuntov so naslednji:

Nazivni tok 3000 A ⇒ padec napetosti 45,03 mV

Nazivni tok 200 A ⇒ padec napetosti 86,02 mV

Nazivni tok 30 A ⇒ padec napetosti 34,00 mV

Prenos meritev do nadzornega prostora je izveden s pomočjo optičnih linij in

ojačevalnikov HERO – LINK, tipa LWL – DC 15 – 2CH - RE.

18

3.1.8.5 Enosmerno preskusno polje

Predstavlja prostor za priključitev bremen in preskušancev. Opremljen je s Cu zbiralkami

v glavnem preseka (40 x 10) mm in mostiči za sprotno prilagajanje tokokroga polja.

3.1.9 Izvedba zaščite

Nastavitve zaščite na HEMO v 10 kV celici Laboratorij FERI:

nadtokovna zaščita 240 A, 0,95 s,

kratkostična zaščita 440 A, 400 ms.

Na SN strani v laboratoriju ICEM je izvedena mikroprocesorska nadtokovna, kratkostična

in zemeljskostična zaščita ISKRA NEO 2000, FPC 510 v SN stikalni celici.

Na NN strani je izvedena nadtokovna zaščita s taljivimi varovalkami, katerih nazivni tok se

sproti prilagaja posameznim preskusom.

3.1.10 Izvedba ozemljitve

Namen ozemljitve v električnih obratovalnih prostorih je:

a) zavarovanje oseb, ki prihajajo v dotik s postrojem,

b) zaščita opreme pred uničenjem,

c) kvalitetnejši obratovalni pogoji.

Zgoraj omenjene zahteve izpolnimo na ta način, da kovinske dele električnih postrojev, ki

v normalnem obratovanju niso pod napetostjo, priključimo na ozemljilo.

Upornost ozemljitvenega voda in ponikalna upornost ozemljila morata biti v takih mejah,

da padec napetosti zaradi toka zemeljskega stika ne presega vrednosti predpisane s tehničnimi

predpisi.

Vsi kovinski deli električnih postrojev in naprav, ki normalno niso pod napetostjo in ne

pripadajo obratovalnim tokokrogom, ob okvari pa bi lahko prišli pod napetost neposredno ali

preko električnega loka, so ozemljeni. Zaščitna ozemljitev transformatorske postaje zajema

ozemljilo zaščitne ozemljitve, na katerega se vežejo:

vsi kovinski deli SN in NN postroja ter ohišje močnostnega transformatorja ,

19

sekundarni krogi merilnih transformatorjev,

kovinski plašči in ekrani energetskih kablov,

nevtralni vodnik NN omrežja, če se zaščitna ozemljitev koristi kot združena

ozemljitev,

ostala ozemljitev, ki lahko vpliva na zmanjšanje skupne upornosti ozemljila,

Faradeyeva kletka.

3.1.11 Zmogljivosti preskusne proge

Z navedeno opremo je možno izpolniti naslednje zahteve:

Izmenični preskusi:

enofazni in trifazni preskusi,

preskusne napetosti: 8 - 1000 V, 50 Hz,

preskusni tok do 50 kA pri faktorju delavnosti cosϕ = 0,2.

Enosmerni preskusi:

preskusne napetosti: 10 - 570 V,

preskusni tokovi do 35 kA, časovna konstanta od 1 do 20 ms.

20

3.2 Merilna proga za visokonapetostne preizkuse MP1

Sestoji se iz NN napajalnega dela (dovodna NN celica in regulacijski transformator), naprav visoke preskusne izmenične napetosti (preskusni transformator), visoke preskusne atmosferske udarne napetosti (Marxov generator), visoke preskusne enosmerne napetosti in naprav za merjenje delnih praznitev.

3.2.1 NN napajalni del

Dovodna NN celica Za napajanje izmenične merilne preskusne proge je namenjena NN celica, ki je nameščena v transformatorskem prostoru laboratorija. Dovod v celico je izveden iz NN zbiralk lastne rabe iz Hidroelektrarne Mariborski otok. Celica je opremljena s taljivimi varovalkami, z nizkonapetostnim močnostnim stikalom s pripadajočo zaščitno opremo in merilno opremo. Izvod iz celice napaja preko dodatnih dveh NN močnostnih stikal regulacijski transformator v preskusnem prostoru.

Podatki regulacijskega transformatorja

Regulacijski transformator je posebni dvofazni suhi transformator in je namenjen za nastavitev primarne napetosti preskusnega transformatorja in s tem preskusne napetosti. Izveden je kot ovojni regulacijski transformator in ima za odvzemnike toka kovinske drsne kontakte. Tabela 8: Osnovni podatki regulacijskega transformatorja

Tip GEg 100/380-1 Msp Primarna napetost 380 V Sekundarna napetost 0..525 V Primarni tok 276 A Sekundarni tok 200 A Krmilna napetost 230 V, 50 Hz Št. nap. ploščice 883385 Masa 850 kg

21

3.2.2 Naprave visoke izmenične preskusne napetosti

Visokonapetostni transformator

Slika 14: Shema visokonapetostnega transformatorja Namen visokonapetostnega transformatorja je proizvodnja preskusne napetosti, to je visoka enofazna izmenična napetost industrijske frekvence. Po principu so ti transformatorji kot vsi ostali, ki transformirajo razpoložljivo NN na željeno VN, le da so prilagojeni laboratorijskim preskušanjem. Tabela 9: Osnovni podatki visokonapetostnega transformatorja

Tip transf. PEOI 350/350 A/k primarna napetost 400 V Sekundarna napetost 350 kV

-0.3A za čas obratovanja 30h Sekundarni tok: -0.7A za čas obratovanja 10min -skupna masa 5200kg Masa: -masa olja 1960kg

Številka nap. tablice 885599

22

Podatki kapacitivnega delilnika

C2

Slika 15: Shema kapacitivnega delilnika Napetostni delilnik je namenjen delitvi visoke napetosti, ki jo želimo izmeriti, na manjšo vrednost. Napetostni delilnik v nasprotju z krogelnim iskrilom omogoča zvezni prikaz merjene napetosti. Tabela 9: Osnovni podatki kapacitivnega delilnika

Tip MCF 75/350 P H90 Nazivna napetost 350 kV 100 V Kapacitivnost C1 =75pF C2 =270nF Izgubni faktor tanδ <10-4 / Višina 1930 mm / Masa 420 kg 3kg Številka nap. tablice 881920 887392

Podatki krogelnega iskrila

≤ 0,5 D⋅

≤ 0,5 D⋅

≤ 0,2 D⋅

≤ 0,2 D⋅

≤ 1,5 D⋅

≤1,

5D

≤2,

0D

B

X

A2

D

D

S

R

⋅⋅

⋅

⋅

Slika 16: Navpična izvedba krogelnega iskrila Krogelno iskrilo je osnovni instrument za merjenje visokih napetosti in meri temensko vrednost napetosti. Uporablja se za merjenje enosmernih, izmeničnih in udarnih napetosti. V laboratoriju razpolagamo s krogelnim iskrilom s premerom 10 cm. Pogon iskrila je opremljen z motornim pogonom in merilni letvijo za odčitovanje razdalje.

23

3.2.3 Naprave visoke preskusne atmosferske udarne napetosti

Princip delovanja generatorja preskusne atmosferske udarne napetosti temelji na seštevalnem vezju. Visoko enosmerno napetost, ki je potrebna za obratovanje generatorja in istočasno predstavlja polnilno napetost, zagotavlja usmernik napetosti. Za nastavitev polnilne napetosti služi regulacijski transformator. Za meritev udarne napetosti služi krogelno iskrilo. Marksov generator

Tabela 10: Osnovni podatki marksovega generatorja

Tip SP 8,8/1000 Vsota polnilnih napetosti, max. 1000 kV Nazivna energija 8,8 kJ Nadomestna (udarna) kapacitivnost 17,5 nF Oblika vala 1,2/50 Število generatorskih stopenj 8 Polnilna napetost 125 kV Polnilna napetost pri delnem obratovanju 100 kV

Razmik impulzov 10 s Številka napisne tablice 883413 Masa 2200 kg

3.2.4 Naprave visoke preskusne enosmerne napetosti

Visoka enosmerna napetost je namenjena za preskušanje in za polnjenje udarnih kapacitivnosti v marksovem generatorju. Za proizvodnjo enosmerne napetosti je uporabljen polvalni diodni usmernik, sestavljen iz zaporedne vezave večjega števila diod. Za glajenje usmerjene napetosti je uporabljena paralelna vezava kondenzatorjev. Za meritev enosmerne napetosti je uporabljeno krogelno iskrilo in ohmski napetostni delilnik, sestavljen iz ohmskih uporov.

24

Polvalni diodni usmernik

Tabela 11: Osnovni podatki diodnega polnovalnega usmernika

Tip polvalni diodni usmernik Polnilna napetost 92 kV (2x46 kV) Enosmerni tok 0,5 A Vrsta obratovanja trajno Polariteta pozitivna in negativna proti zemlji Glajenje napetosti kondenzator C=2x35 nF, U=100 kV

Uporovni napetostni delilnik

Tabela 12: Osnovni podatki uporovnega napetostnega delilnika

Uporovni delilnik prestava 1:1000 Nazivna napetost 100 kV Upornost VN strani 100 MΩ Upornost NN strani 100 kΩ

3.2.5 Naprave za merjenje delnih praznitev

Za delne praznitve je značilno, da ne povzročijo takojšnjega preboja. V trdih dielektrikih se kot posledica delnih praznitev pojavi erozija, ki povzroči drastično skrajšanje življenjske dobe materiala. Prav zaradi teh vzrokov je nastop delnih praznitev eden izmed zelo pomembnih kriterijev za ocenitev kakovosti dielektrika. Merilno progo za merjenje delnih praznitev sestavljajo: izvor visoke izmenične napetosti opisan pod točko 2, povezovalni kondenzator, merilna impedanca, umerjalni generator in merilna naprava MUT-8.

Slika 17: Vezava za meritev delnih praznitev

25

Povezovalni kondenzator Visokonapetostni povezovalni kondenzator Ck mora imeti kapacitivnost, ki je nekoliko krat večja od kapacitivnosti preskušanca. Namen tega kondenzatorja je odprava motenj. Merilna impedanca Priključitev merilne naprave za merjenje delnih praznitev se izvede preko merilne impedance, ki je priključena v vejo zemlje preskušanca Ca kot na sliki zgoraj ali pa v veji zemlje povezovalnega kondenzatorja. Umerjalni generator Umerjalni generator služi v povezavi z napravo za merjenje delnih praznitev MUT-8 za ugotovitev prenosnih karakteristik in merilne občutljivosti merilnega kroga delnih praznitev. Merilna naprava MUT-8 Merilna naprava za merjenje delni praznitev je zasnovana na osnovi visoke merilne občutljivosti, širokega frekvenčnega pasu in relativno majhnega merilnega pogreška. Naprava omogoča istočasno merjenje naboja posameznih impulzov (impulzni naboj) in naboja zaporedja impulzov v določenem časovnem intervalu (sumarni naboj). Naprava je prirejena za merjenje delnih praznitev po predpisanem standardu SIST IEC 60270.

26

4 Projekt

4.1 Splošno

V laboratoriju ICEM-TC prihaja do sprememb pri delu. Zato je vedno potrebno hoditi v korak s časom. S tem razlogom je posodobitev opreme laboratorija vedno potrebna. V času opravljanja moje prakse se je pojavila potreba po izdelavi večnamenske merilne mize. Merilna miza se bo lahko uporabljal pri različnih meritvah, kot so, meritev dvopolnih indikatorjev, pri preverjanju pravilnega faznega zaporedja, … Večnamenska merilna miza je prenosna miza, namenjena za napajanje visokonapetostnega prenosnega transformatorja, nazivne napetosti 35 kV. Napajan je izvedeno preko trifazne vtičnice. Vklop mize je možen le s ključem, ki je tri poln, tako da prekinja vse tri faze. Merilna miza vsebuje tri inštalacijske odklopnike, preko katerih je izvedeno varovanje naprav. V sami mizi pa se nahajajo trije ločilni transformatorji in štirje nastavljivi transformatorji. Miza vsebuje še en regulacijski transformator kateri nam omogoča fino nastavljanje napetosti. Varovanje merilne mize je izvedeno preko merilne proge 1 (MP1). Na mizi se nahaja tipka za zasilni izklop, katera izklopi celotno merilno progo MP1, preko katere je izvedeno tudi napajanje mize. Celotna miza je narejena tako, da niso transformatorji povezani v kakršnokoli povezavo, ampak so vsi vhodi in izhodi transformatorjev povezani na vrhnji del mize in priklopljeni na puše. Tako je izvedeno zato, da lahko mizo uporabljamo za več različnih vezav oziroma jo lahko uporabljamo pri različnih meritvah. Torej jo lahko uporabljamo za nastavljanje različnih napetosti, če opazujemo dve fazi lahko nastavimo različni fazni zamik med fazami,.. Za lažje predstavljanje, kako miza zgleda, je v prilogah priložen vezalni načrt merilne mize (priloga 1).

27

4.2 Ločilni transformator

V merilnem pulti so trije ločilni transformatorji. Vloga ločilnih transformatorjev je galvanska ločitev dela vezij, tako da nista neposredno povezana s povezavami in elementi, ampak le preko skupnega polja v transformatorju. Ločilni transformator ima lahko tudi različno prestavno razmerje, a v našem primeru imamo transformatorje s prestavnim razmerjem 1:1. Tabela 13: Osnovni podatki ločilnih transformatorjev:

S 1,5 kVA f 50 Hz

Primar Up 230V Ip 7,2A

Sekundar Us 230V Is 6,5A

Slika 18: Ločilni transformator

28

4.3 Nastavljivi transformatorji

V merilnem pultu se nahajajo štirje nastavljivi transformatorji. Z njim lahko reguliramo napetost. S pravilno vezavo več nastavljivih transformatorjev pa lahko spreminjamo tudi fazni zamik med dvema fazama, kar pa potrebujemo pri meritvi jasne indukcije.

Slika 19: Nastavljivi transformator

4.4 Regulacijski transformator

V merilni mizi se nahaja en regulacijski transformator, kateri ima štiri različne izhode. Ta transformator nam služi za fino nastavljanje napetosti. Osnovni podatki transformatorja: Izvedba C S=300VA Up=220V Us=6V, 12V, 24V, 48V

29

4.5 Varovanje merilne mize

Varovanje elementov ki se nahajajo v merilni mizi in zaščiti naprav katere so priključene na mizo služijo inštalacijski odklopniki ETIMAT 6, C, 6A, 230V. Kateri zagotavljajo da bodo odklopili kadar bo prišlo do napake, zadostuje pa pogoju za varovanje transformatorjev, saj je naziven tok transformatorjev nad 6A.

Slika 20: Inštalacijski odklopnik ETIMAT 6A Za varovanje služijo tudi signalne lučke, katere nam omogočajo, da vidimo kdaj je miza pod napetostjo in kdaj ne. Kar pa je tudi zelo pomembno, saj takoj vidimo ali lahko vežemo ali ne. Kajti pogoje za varno delo v laboratoriju je potrebno poskrbeti na več načinov, s tem pa tudi zmanjšamo možnost, da preizkuševalec stori napako zaradi katere bi lahko prišlo do poškodb. Slika 21: Signalna lučka (tlivka) Vsaka merilna miza mora imeti tudi tipko za izklop v sili, saj to je temeljni zaščitni ukrep ki ga moramo zagotoviti. Tipka nam služi, za ročni izklop merilne mize v primeru kakršne koli napake. Ob pritisku na tipko mora biti miza v popolnoma brez napetostnem stanju. V našem primeru je izklop v sili urejen preko merilne proge MP1, na kateri je narejeno vso krmilje, na merilno mizo pa sta le pripeljan signalni kabel, ki je naprej priključen na tipko izklop v sili.

Slika 22: Tipka za izklop v sili

30

4.6 Napajanje

Napajanje je izvedeno preko merilne proge MP1. Narejeno pa je tako, da je vtičnica vezana na MP1. Vtičnica se nahaja v merilnem prostoru. Tako da merilno mizo priključimo preko podaljška, na katerem je na vsaki strani zvezan industrijski vtikač. Tako da lahko merilno mizo, ki je na kolesih,postavimo v nadzornem prostoru.

4.7 Primer uporabe

Opisal bom le en primer uporabe, kateri se najpogosteje uporablja v laboratoriju. To je primer jasne indukcije, ki se uporablja pri testiranju faznega preiskuševalca napetosti (dvopolnega indikatorja). Pri tem preizkusu je potrebno med dvema fazama zagotoviti standardiziran fazni zamik, ki je 120°. V našem primeru je ta zamik 10° in 60°. To lahko zagotovimo z ustrezno vezavo ločilnih in nastavljivih transformatorjev. Za preizkus mora biti elektrodo A (slika 23) naelektrena z dozemno napetostjo (Un max + 8%)/√3 in elektroda B z dozemno napetostjo (Un max - 8%)/√3. Med napetostnima izvoroma naj bo prirejena fazna razlika napetosti za 10° v prvem primeru in za 60° v drugem primeru. Dvopolni indikator odziva pravilno, če v primeru, ko je fazni zamik 10° indikator ne posveti, v primeru ko pa je 60° pa indikator posveti. Slika 23: Stojalo za preizkus jasne indukcije

31

5 Sklep

Najprej bi povedal, da je pri delu v laboratorijih, na prvem mestu varnost pri delu. Ta

vrsta dela zahteva absolutno zbranost in pozornost, saj bi lahko že ob najmanjši napaki,

poškodovali delovno opremo ali pa tudi sami sebe.

Vsekakor pa sem si z delom v laboratoriju nabral veliko izkušenj na področju meritev,

prav tako pa sem tudi nadgradil teoretična znanja, ki sem jih dobil v času študija. Predvsem

pa sem lahko to znanje uporabljal praktično pri vsakdanjem delu.

32

6 Priloga

Priloga 1: Vezalni načrt merilne mize